一、修訂背景
在JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范修訂之前，廉金屬熱電偶(以下簡稱“熱電偶”)的檢測依據是JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規程。
為什么工作用廉金屬熱電偶檢定規程要修訂為JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范?
1、2010年后，我國頒布實施了GB/T 16701-2010《貴金屬、廉金屬熱電偶絲熱電動勢測量方法》、GB/T30429-2013《工業熱電偶》等國家標準，在相關內容上發生了變化。
2、1997年我國頒布實施的“規程”中，已有一些內容不適合現今的熱電偶檢測工作。其中恒溫設備(管式爐)在滿載檢測時，爐內均勻溫場的溫差，實際上達不到國家標準和原“檢定規程”的要求，無法解決管式爐溫場帶來的影響，亟須提高熱電偶整套裝置的測量能力。
3、長期使用的熱電偶由于熱電極晶格發生變化，引起均勻性的改變。那么原JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規程對新制的和使用中的熱電偶用同一個允差判定原則，來判定合格與否是不完全合理的。
4、檢測時，熱電偶插入管式爐的深度約300mm，與現場使用時插入測溫區深度不一致。
5、隨著科技的發展，很多現場使用計算機軟件程序或智能溫控儀，對經過檢測的熱電偶不定級別進行修正后，仍在現場使用。基于上述原因，我院申請將JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規程修訂為JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范。
二、修訂過程
根據國家質檢總局質檢辦量函[2014]79號文件，受全國溫度計量技術委員會委托，由遼寧省計量科學研究院負責起草，國防科技工業第一計量測試研究中心等參加起草，經過調研、試驗、形成初稿、征求意見、審定、報批等環節，完成JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規程的修訂，修訂后的JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范于2017年9月26日由國家質檢總局發布，并自2018年3月26日起實施。
三、主要內容與恒溫設備技術指標的說明
1、范圍
在JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范中規定了被校熱電偶長度，從測量端算起不小于500mm。在起草過程中，起草小組對多支不同長度的熱電偶，在不同校準溫度點進行了試驗。其中，熱電偶長度為400mm示值的變差(校準點800℃，與長度為750mm的示值比較)最大為-1.84℃，變差較大。長度不小于500mm示值的變差相對小(最大為-0.3℃)。所以，在JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范中規定對被校熱電偶長度不小于500mm。
2、計量特性
熱電偶的熱電動勢和溫度示值偏差等內容：
①熱電偶的熱電動勢表征其熱電特性。
②熱電偶的溫度示值偏差JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范提供了1級、2級熱電偶允許偏差范圍(見規范表1)。有些熱電偶熱電極信號輸出端需接補償導線，在被校熱電偶熱電動勢計算公式中增加了補償導線修正值這個參數(見規范7.4.1)。
③增加了標準鉑電阻溫度計作測量標準時，被校熱電偶熱電動勢和溫度示值偏差計算公式。
④JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范中為什么新制熱電偶校準前不進行退火？在熱電偶的相關標準中，規定新制熱電偶退火后再進行示值的校準。針對這個問題，起草小組選取了不同型號熱電偶，在不同的校準溫度點進行了退火前、后(一次、二次退火)示值的大量試驗，無論是第一次還是第二次退火后的示值與退火前的示值比較，最大變差約為允差絕對值的十分之一。試驗結果表明，如果偶絲材料出廠前能充分退火，新制熱電偶退火與否對校準結果影響不大。所以JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范略去新制熱電偶校準前的退火工作。
3、廉金屬熱電偶校準條件
①環境條件
JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范要求電測設備工作的環境應符合其相應規定的要求；恒溫設備的環境應無氣流擾動。
②恒溫設備
在JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范中300℃以上恒溫設備(管式爐)應配置均溫塊，這是來源于管式爐放置“杯式”金屬材料均溫塊的試驗結果。這方面的試驗數據，已形成試驗報告上報原國家質檢總局。
為使最高均勻溫場滿足熱電偶校準的要求，起草小組設計了如圖1所示的杯式金屬均溫塊。經過大量試驗得出的管式爐配均溫塊的指標見JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范表3。校準時，將均溫塊幾何中心放在管式爐幾何中心的位置上(管式爐空載時，最高均勻溫場的指標至少滿足JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規程要求)。
圖1 杯式均溫塊放置在管式爐爐內的位置示意圖
4、廉金屬熱電偶校準方法
①熱電偶的熱電動勢校準
盡管熱電偶的測量范圍較寬，但受限于測量標準和恒溫設備。所以，分溫區進行校準。校準熱電偶采用比較法，根據熱電極直徑選擇至少3個校準溫度點。校準時，將標準熱電偶和被校熱電偶的參考端與銅導線的一端連接，置入裝有酒精或變壓器油的玻璃試管內，再均勻地插入參考端恒溫器內。如果被校熱電偶電極信號輸出端無法插入參考端恒溫器內，可用補償導線的一端與其連接，另一端與銅導線連接后，置入裝有酒精或變壓器油的玻璃試管內，再插入參考端恒溫器內，插入深度均不小于150mm。銅導線的另一端通過轉換開關與電測儀器連接。
②300℃以下溫區熱電偶的插入深度
JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范規定校準300℃以下溫區熱電偶時，測量標準和被校熱電偶插入標準恒溫設備的深度不應小于200mm。
③標準水銀溫度計(原二等)浸入深度對校準結果的影響
用標準水銀溫度計作測量標準時，浸入其上限或下限對熱電偶(長750mm和500mm)校準結果的影響不大。這部分和條款②的試驗在制定JJF1262-2010《鎧裝熱電偶校準規范》時已經做過，本規范直接采納。
④300℃以上溫區熱電偶的插入深度
標準熱電偶套上高鋁保護管和被校熱電偶捆扎成束，插入管式爐杯式均溫塊中，測量端與孔底部接觸，這樣熱電偶束插入深度約330mm。
修訂后的JJF1637-2017有三個重點突破：一是新制的熱電偶校準前不進行退火；二是300℃以下溫區測量標準和被校熱電偶插入深度200mm；三是采用管式熱電偶檢定爐放置杯式均溫塊，提高了徑向溫場和軸向溫場的技術指標。本著科學、合理、可操作性強的原則，在大量試驗的基礎上科學地確定測量標準、配套設備的技術指標，使JJF1637-2017廉金屬熱電偶校準規范具有前瞻性，不至于使檢測機構大范圍地更換配套設備，既符合國情、滿足量值溯源要求，又與國際接軌。
作者：侯素蘭、王浩、高福生、徐霄峰
